JP3997376B2 - 現像装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、あるいはプリンタ等の電子写真方式をとる画像形成装置に関し、特に、確実に現像剤補給時期を検出でき、かつ、現像剤攪拌搬送のための駆動トルクを低減した現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、乾式トナーを用いる現像装置においては、メインホッパから現像室へトナーを送るのにトナー補給口から単にトナーを搬送させるもの（例えば、特開平７−２８２９０号）と、メインホッパ内でアジテータの軸方向にトナーを搬送させる手段を設けてトナー搬送方向に垂直に水平面内でトナーを循環させるもの（例えば、特開昭６２−６３９６９号）がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これらに従来技術において、トナー量が減って終端に近づいたことを知らせるトナーエンドセンサーの検知を確実にして、しかも、トナーの攪拌と搬送のための駆動トルクを低減する提案はなかった。
【０００４】
本発明は従来技術のこのような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、トナーエンドセンサーとトナー補給口を並べて配置した乾式現像装置において、トナーの流動性を利用してトナーの補給時期を確実に検出でき、かつ、トナーの攪拌と搬送のための駆動トルクを低減した現像装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の現像装置は、潜像担持体に形成された静電潜像に現像器から供給された乾式現像剤で現像する現像装置であり、対向する一方の端側に、現像剤担持体を回転可能に支持する現像室と、その端側に対向する他方の端側に、現像剤担持体の幅より狭い幅の現像剤補給口と、水平面に投影したときその現像剤補給口と重ならない位置に配置され、現像剤の補給時期を検出する現像剤補給時期検出手段とを有する現像装置において、
前記現像剤補給口と前記現像剤補給時期検出手段とを含む第１の部分に対応する軸方向位置で、現像剤を攪拌すると共に、前記現像剤補給口から前記現像剤担持体の方向へ現像剤を搬送し、軸方向へ現像剤を展開しない１つ以上のアジテータを有することを特徴とするものである。
【０００６】
この場合に、１つ以上のアジテータの中の少なくとも１つのアジテータには、現像剤補給口に対応する軸方向位置に軸に沿って、現像剤補給口から現像剤担持体の方向へ現像剤を搬送する現像剤搬送手段が設けられていることが望ましい。
【０００７】
また、第１の部分に対応するアジテータの形状と、その第１の部分の軸方向両側の第２の部分、第３の部分に対応するアジテータの形状とが異なるようにアジテータが構成されていることが望ましい。
【０００８】
また、アジテータの第２の部分、第３の部分に軸方向現像剤搬送手段が設けられていることが望ましい。
【０００９】
また、軸方向現像剤搬送手段は中空の大径化したアジテータの第２の部分、第３の部分に設けられていることが望ましい。
【００１０】
また、現像剤補給口と現像剤補給時期検出手段とがメインホッパ部に配置され、現像室とメインホッパ部を隔てるパーテッションウォールを有し、パーテッションウォールの高さがアジテータの回転中心より重力方向で高い現像器であって、パーテッションウォールの上部の少なくとも現像剤搬送手段と接触する位置に現像剤搬送補助手段が設けられていることが望ましい。
【００１１】
また、アジテータの少なくとも一端は軸受に対してリング状のシール部材を介して現像剤が侵入しないようにシールして取り付けれており、かつ、アジテータは軸方向に１ｍｍ以上の可動範囲を設けて軸受に取り付けられていることが望ましい。
【００１２】
本発明においては、現像装置の背面側に現像剤担持体の幅より狭い幅の現像剤補給口とその現像剤補給口と重ならない位置に配置された現像剤補給時期検出手段とを有する現像装置において、現像剤補給口に対応する軸方向位置に現像剤を攪拌すると共に、現像剤補給口から現像剤担持体の方向へ現像剤を搬送し、軸方向へ現像剤を展開しないアジテータを有するので、現像剤がフル充填されたときの現像剤補給時期検出手段位置での現像剤の水位が水平方向に一様となり、その位置の現像剤の水位が現像装置全体の現像剤の水位を反映することになる。そのため、現像剤補給時期検出手段による現像剤の水位の検出タイミングの誤差、検出の不安定さが少なくなり、現像剤の補給時期の制御が簡便化する。また、アジテータの駆動トルクの上昇が抑制され、現像剤の現像室方向への搬送能力低下、供給遅れ等が防止できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の現像装置を適用する画像形成装置の一例の概略を図１を参照にして説明する。
【００１４】
この画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアシ（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナーによる現像器を用いてフルカラー画像を形成することのできるカラー電子写真プリンタである。
【００１５】
図１において、１００は像担持体ユニットが組み込まれた像担持体カートリッジであり、この例では感光体カートリッジとして構成されていて、その感光体１４０が、図示しない適宜の駆動手段によっで図示矢印方向に回転駆動される。感光体１４０は、薄肉円筒状の導電性基材とその表面に形成された感光層とを有している。
【００１６】
感光体１４０の周りには、その回転方向に沿って、帯電手段としての帯電ローラ１６０、露光ユニット４０、現像手段としての現像器１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）、中間転写装置３０、及び、クリーニング手段１７０が配置されている。
【００１７】
帯電ローラ１６０は、感光体１４０の外周面に当接して外周面を一様に帯電させる。一様に帯電した感光体１４０の外周面には、露光ユニット４０によって所望の画像情報に応じた選択的な露光Ｌ１がなされ、この露光Ｌ１によって感光体１４０上に静電潜像が形成される。
【００１８】
この静電潜像は、現像器１０で例えば一成分非磁性トナーが付与されて現像される。現像器として、イエロー用の現像器１０Ｙ、マゼンタ用の現像器１０Ｍ、シアン用の現像器１０Ｃ、及び、ブラック用の現像器１０Ｋが感光体１４０の外周面に異なる姿勢で上下に並列配置されている。そして、各現像器１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋには、トナーカートリッジ２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋが装着され、それぞれの色のトナー（現像剤）が現像器１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋに補給されるようになっている。
【００１９】
これら現像器１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋはそれぞれ揺動可能に構成されており、選択的に一つの現像器の現像ローラ１１のみが感光体１４０に当接し得るようになっている。したがって、これら現像器１０は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの中の何れかのトナーを感光体１４０の表面に付与して感光体１４０上の静電潜像を現像する。現像ローラ１１は、硬質のローラ、例えば、表面を粗面化した金属ローラ、又は、硬質の樹脂ローラで構成されている。
【００２０】
現像されたトナー像は、中間転写装置の中間転写ベルト３６上に転写される。
【００２１】
クリーニング手段１７０は、上記転写後に、感光体１４０の外周面に残留し付着しているトナーを掻き落とすクリーナブレードと、このクリーナブレードによって掻き落とされたトナーを受ける受け部とを備えている。
【００２２】
中間転写装置３０は、駆動ローラ３１と、４本の従動ローラ３２、３３、３４、３５と、これら各ローラの周りに張架された無端状の中間転写ベルト３６とを有している。
【００２３】
駆動ローラ３１は、その端部に固定された図示しない歯車が感光体１４０の駆動用歯車と噛み合っていることによって、感光体１４０と略同一の周速で回転駆動され、したがって、中間転写ベルト３６が感光体１４０と略同一の周速で図示矢印方向に循環駆動されるようになっている。
【００２４】
従動ローラ３５は、駆動ローラ３１との間で中間転写ベルト３６がそれ自身の張力によって感光体１４０に圧接される位置に配置されており、感光体１４０と中間転写ベルト３６との圧接部において一次転写部Ｔ１が形成されている。従動ローラ３５は、中間転写ベルト３６の循環方向上流側において一次転写部Ｔ１の近くに配置されている。
【００２５】
駆動ローラ３１には、中間転写ベルト３６を介して図示しない電極ローラが配置されており、この電極ローラを介して、中間転写ベルト３６の導電層に一次転写電圧が印加される。
【００２６】
従動ローラ３２はテンションローラであり、図示しない付勢手段によって中間転写ベルト３６をその張り方向に付勢している。
【００２７】
従動ローラ３３は、二次転写部Ｔ２を形成するバックアップローラである。このバックアップローラ３３には、中間転写ベルト３６を介して二次転写ローラ３８が対向配置されている。二次転写ローラ３８は、図示しない接離機構により中間転写ベルト３６に対して接離可能である。二次転写ローラ３８には、二次転写電圧が印加される。
【００２８】
従動ローラ３４は、ベルトクリーナ３９のためのバックアップローラである。ベルトクリーナ３９は、中間転写ベルト３６と接触してその外周面に残留し付着しているトナーを掻き落とすクリーナブレード３９ａと、このクリーナブレード３９ａによって掻き落とされたトナーを受ける受け部３９ｂとを備えている。このベルトクリーナ３９は、図示しない接離機構によって中間転写ベルト３６に対して接離可能である。
【００２９】
中間転写ベルト３６が循環駆動される過程で、一次転写部Ｔ１において、感光体１４０上のトナー像が中間転写ベルト３６上に転写され、中間転写ベルト３６上に転写されたトナー像は、二次転写部Ｔ２において、二次転写ローラ３８との間に供給される用紙等のシート（記録材）Ｓに転写される。
【００３０】
シートＳは、給紙装置５０から給送され、ゲートローラ対Ｇによって所定のタイミシグで二次転写都Ｔ２に供給される。５１は給紙カセット、５２はピックアップローラである。
【００３１】
二次転写部Ｔ２でトナー像が転写されたシートＳは、定着装置６０を通ることによってそのトナー像が定着され、排紙経路７０を通つて、装置本体のケース８０上に形成されたシート受け部８１上に排出される。なお、この画像形成装置は、排紙経路７０として、互いに独立した２つの排紙経路７１、７２を有しており、定着装置６０を通ったシートは何れかの排紙経路（７１又は７２）を通って排出される。また、この排紙経路７１、７２はスイッチバック経路をも構成しており、シートの両面に画像を形成する場合には、排紙経路７１又は７２に一旦進入したシートが、返送路７３を通って再び二次転写部Ｔ２に向けて給送されるようになっている。
【００３２】
このような構成により、この画像形成装置全体は次のような順で動作する。
【００３３】
図示しないホストコンピュータ等（パーソナルコンピュータ等）からの描画指令信号（画像形成信号）が画像形成装置の制御部９０に入力されると、感光体１４０、現像器１０の各ローラ１１、及び、中間転写ベルト３６が回転駆動される。
【００３４】
感光体１４０の外周面が帯電ローラ１６０によって一様に帯電される。一様に帯電した感光体１４０の外周面に、露光ユニット４０によって第１色目（例えばイエロー）の画像情報に応じた選択的な露光Ｌ１がなされ、イエロー用の静電潜像が形成される。
【００３５】
感光体１４０には、第１色目（例えばイエロー）用の現像器１０Ｙの現像ローラのみが接触し、これによって上記静電潜像が現像され、第１色目（例えばイエロー）のトナー像が感光体１４０上に形成される。
【００３６】
中間転写ベルト３６には上記トナーの帯電極性と逆極性の一次転写電圧が印加され、感光体１４０上に形成されたトナー像が、一次転写部Ｔ１において中間転写ベルト３６上に転写される。このとき、二次転写ローラ３８及びベルトクリーナ３９は、中間転写ベルト３６から離間している。
【００３７】
感光体１４０上に残留しているトナーがクリーニング手段１７０によって除去された後、除電手段（不図示）からの除電光によって感光体１４０が除電される。
【００３８】
上記の動作が上記描画指令信号の内容に応じて、第２色面、第３色面、第４色面と繰り返され、上記描画指令信号の内容に応じたトナー像が中間転写ベルト３６上において重ね合わされて中間転写ベルト３６上に形成される。
【００３９】
所定のタイミングで給紙装置５０からシートＳが供給され、シートＳの先端が二次転写部Ｔ２に達する直前にあるいは達した後に（要するに、シートＳ上の所望の位置に、中間転写ベルト３６上のトナー像が転写されるタイミングで）、二次転写ローラ３８が中間転写ベルト３６に押圧されると共に二次転写電圧が印加され、中間転写ベルト３６上のトーナ像（基本的には４色のトナー像が重ね合わされたフルカラー画像）がシートＳ上に転写される。また、ベルトクリーナ３９が中間転写ベルト３６に当接し、二次転写後に中間転写ベルト３６上に残留しているトナーが除去される。
【００４０】
シートＳが定着装置６０を通過することによってシートＳ上にトナー像が定着し、その後、シートＳが所定の位置に向け（両面印刷でない場合にはシート受け部８１に向け、両面印刷の場合には、スイッチバック経路７１又は７２を経て返送路７３に向け）搬送される。
【００４１】
さて、以下に説明する本発明の現像装置は、図１のような画像形成装置の現像装置１の姿勢の異なる各現像器１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ各々に適用できるものである。以下の各図面においては、これらの現像器を１つの現像器１０で示し、トナーカートリッジ２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋを外した状態で図示してある。
【００４２】
図２は本発明の１実施例の現像器１０の上面カバーを取り除いた状態での平面図である。図３、図４はその現像器１０の現像ローラの軸に垂直にとった断面図であり、図３は図２の第１の部分中のトナー補給口を含む部分の断面図、図４は図２の第２又は第３の部分の断面図である。現像器１０、現像室１４と、メインホッパ１５と、図示しないトナーカートリッジから供給されたトナーをメインホッパ１５内に供給するトナー補給口１７とからなる。以下の何れの実施例においても同じであるが、トナー補給口１７は現像室１４の幅方向全長にわたって設けられているのではなく、全長の中央部の一部に設けられている。現像室１４には、現像ローラ（現像剤担持体）１１と、その現像ローラ１１表面にトナー９（図５、図６）を供給する供給ローラ（現像剤供給体）１２と、現像ローラ１１表面に担持されているトナー層の厚さを規制するブレード１３とが配置され、図３に示す方向に回転しており、現像ローラ１１には現像バイアス電圧が、供給ローラ１２には供給バイアス電圧がそれぞれ印加されており、供給ローラ１２の回転により摩擦帯電されたトナーは供給ローラ１２から現像ローラ１１へ供給され、その表面に担持されているトナー層の厚さはブレード１３で規制されると共に、現像ローラ１１表面に担持されているトナーはさらなる摩擦帯電を受ける。
【００４３】
メインホッパ１５内には、トナーカートリッジ（図１）からトナー補給口１７を介して補給されたトナーを攪拌して流動性の高い状態に保つアジテータ１６が１個以上配置されている（図示の例では、２個のアジテータ１６が配置されている。）。
【００４４】
メインホッパ１５と現像室１４の間には、両室を下からある程度分けるパーテションウォール１８が配置され、その上辺を乗り越えたトナーのみがメインホッパ１５から現像室１４へあるいは現像室１４からメインホッパ１５へと搬送される。
【００４５】
また、上記のように、トナー補給口１７はメインホッパ１５の背面の略中央部の一部に設けられており、平面図で見てトナー補給口１７に隣接して重ならない位置のメインホッパ１５の背面であってトナー補給口１７の面より下の位置に、圧電素子等からなるトナー検出器２１が配置されており、メインホッパ１５内のトナー９のレベルを検出し、トナー補給口１７を介してトナーカートリッジを交換してトナーを補給する時期を検出するようになっている。
【００４６】
図２から明らかなように、トナー補給口１７とそれに隣接するトナー検出器２１は、現像器１０の長手方向（現像ローラ１１の軸方向）の略中央部の第１の部分に位置し、その両側の部分を第２の部分と第３の部分とする。
【００４７】
メインホッパ１５内の上流のアジテータ１６のトナー補給口１７に対応する部分の周囲には、ＰＥＴ等の薄肉樹脂フィルムからなり流動性のあるトナーを搬送するトナー搬送手段としてのフィン１９が取り付けて構成されている。
【００４８】
図３、図４の実施例は、アジテータ１６（特に、現像室１４に最も近いアジテータ）の回転中心がパーテションウォール１８の上辺より高い姿勢の現像器の実施例であり、このような配置の現像器を現像剤積み上げ方式の現像器と呼ぶことにする。なお、アジテータ１６の回転中心がパーテションウォール１８の上辺より低い姿勢の現像器については、後記の図７、図８を用いて説明する。
【００４９】
以上の実施例において、トナー補給口１７より供給されたトナーは、アジテータ１６が図の矢印方向へ回転により、上流側のアジテータ１６のトナー補給口１７に対応する部分周囲に取り付けられたフィン１９の作用と重力の作用により、半流動性状態のまま軸方向へ若干の広がりは見せるものの、おおよそトナー補給口１７の幅のままで現像室１４へ移送される。なお、図２には、トナーの流れを太い矢印で示してある。ここで、アジテータ１６のトナー補給口１７に対応する部分にトナー搬送手段としてのフィン１９を設けない場合は、トナーがトナー補給口１７近傍に滞留し、トナーの補給に要する時間が長くなってしまう。
【００５０】
現像室１４に至ったトナーは、現像ローラ１１の回転によって液体に近い流動性状態となり、図２に太い矢印で示すように、現像ローラ１１の軸方向の水平方向へ素早く展開する。
【００５１】
さらにトナーが補給され続け、現像室１４中のトナー９の水位は、図５に示すように、現像ローラ１１の軸方向の水平方向で一様に上昇し、現像室１４がトナー９で満杯となる。なお、図５、図６は、第１の部分中のトナー検出器２１の部分での断面図である。
【００５２】
現像室１４がトナー９で満タンになった後には、現像室１４内で第１の部分から第２の部分及び第３の部分へ水平方向に展開されたトナー９はパーテションウォール１８を越えてメインホッパ１５内へ戻り、現像ローラ１１方向へのトナーの搬送機能を有しないアジテータ１６を越えることにより、現像室１４内及びメインホッパ１５内のトナー９の水位は一様に上昇する。
【００５３】
図６に示すように、上昇したトナー９の水位がトナー検出器２１の位置に達すると、そのトナー検出器２１が反応してトナーの補給が止められ、トナーのインストールが終了する。
【００５４】
図７〜図１０は別の実施例の図３〜図６に対応する図であり、この実施例は、アジテータ１６（特に、現像室１４に最も近いアジテータ）の回転中心がパーテションウォール１８の上辺より低い姿勢の現像器の実施例であり、このような配置の現像器を現像剤戻し方式の現像器と呼ぶことにする。
【００５５】
この実施例の構成は図３〜図６の実施例と略同じであるが、メインホッパ１５内の両方のアジテータ１６のトナー補給口１７に対応する部分の周囲にトナー搬送手段としてのフィン１９が取り付けて構成されている。
【００５６】
この実施例において、トナー補給口１７より供給されたトナーは、アジテータ１６が図の矢印方向へ回転により、両方のアジテータ１６のトナー補給口１７に対応する部分周囲に取り付けられたフィン１９の作用により、半流動性状態のまま軸方向へ若干の広がりは見せるものの、おおよそトナー補給口１７の幅のままで現像室１４へ移送される。
【００５７】
現像室１４に至ったトナーは、現像ローラ１１の回転によって液体に近い流動性状態となり、図２に太い矢印で示すように、現像ローラ１１の軸方向の水平方向へ素早く展開する。
【００５８】
さらにトナーが補給され続け、現像室１４中のトナー９の水位は、図９に示すように、現像ローラ１１の軸方向の水平方向に一様に上昇し、現像室１４がトナー９で満杯となる。
【００５９】
現像室１４中のトナー９の水位がパーテションウォール１８の上辺に達すると、現像室１４内で第１の部分から第２の部分及び第３の部分へ水平方向に展開されたトナー９はパーテションウォール１８を越えてメインホッパ１５内へ戻り始めるため、現像室１４中のトナー９の水位はそれ以上は上昇せず、メインホッパ１５内のトナー９の水位が上昇し始める。このとき、現像室１４からメインホッパ１５内へのトナー９の戻りは、現像室１４の軸方向全域となるため、メインホッパ１５内のトナー９の水平方向の水位は一様に上昇する。
【００６０】
図１０に示すように、上昇したトナー９の水位がトナー検出器２１の位置に達すると、そのトナー検出器２１が反応してトナーの補給が止められ、トナーのインストールが終了する。
【００６１】
このように、少なくともトナー補給口１７とそれにトナー検出器２１が位置する第１の部分のアジテータ１６にトナー９を軸方向へ展開する機能を持たせないことにより、トナー９がフル充填されたときのメインホッパ１５内のトナー９の水位が水平方向に一様となるので、トナー検出器２１の位置のトナー９の水位が現像器全体のトナー９の水位を反映することになる。そのため、トナー検出器２１によるトナー９の水位の検出タイミングの誤差、検出の不安定さが少なくなり、トナー９の補給時期の制御が簡便化する。また、このように、トナー９を軸方向へ展開する機能を持たせないことにより、アジテータ１６の駆動トルクの上昇が抑制され、トナー９の現像室１４方向への搬送能力低下、供給遅れ等が防止できる。
【００６２】
なお、図２〜図１０の実施例の場合、アジテータ１６の第２、第３の部分に対応する部分には図２の平面図から明らかなように、径を大きくしたアジテータ１６の周囲にスクリュー２３を設けてある。このスクリュー２３の作用は、アジテータ１６が図３等に矢印で示した方向へ回転したとき、その周辺に位置するトナー９を第１の部分方向へ搬送する作用である。このように、アジテータ１６の第２、第３の部分に対応する部分周囲に、第１の部分に対応する部分方向へトナー９を搬送するスクリュー２３を設けて構成すると、図１１に太い矢印で示すように、トナー９が現像室１４とメインホッパ１５の間を常時循環することになり、現像室１４内でのトナー９の劣化が防止でき、また、補給したトナー９と補給時に現像器１０内に残っていたトナー９との混合がスムーズになり、古いトナー９と新しいトナー９をまんべんなく消費でき、劣化トナーの現像器１０内残留の防止、現像器１０の長寿命化が達成できる。
【００６３】
もちろん、アジテータ１６のとしては、上記のように、第２、第３の部分に対応する部分にスクリュー２３を設けずに、図１２に示すように、第１の部分に対応する部分と同様に構成し、第１の部分に対応する部分のみにトナー搬送手段としてのフィン１９を取り付けて構成してもよい。この場合は、図１２に太い矢印で示すように、軸方向に水平に展開したトナー９が現像室１４からメインホッパ１５へ戻り、メインホッパ１５内のトナー９の水位が一様に上昇する作用が主で、上記のような現像室１４とメインホッパ１５の間の循環作用は従となる。ただし、この場合は、アジテータ１６の駆動トルクはより小さくてよくなる。
【００６４】
以上の実施例において、アジテータ１６のトナー補給口１７に対応する部分にフィン１９を取り付ける方法の１例としては、図１３に示すように、アジテータ１６の剛性を向上させた形状の軸１６１の周囲に開口１６３を設けたリブ１６２を設けて攪拌機能を持たせ、そのリブ１６２の外面にＰＥＴ等の薄肉樹脂フィルムからなるフィン１９を両面接着テープ１６４による接着あるいは溶着により取り付けて構成される。
【００６５】
次に、図１４に図７の部分の変形例の断面図を示す。図８の部分は同様である。この実施例においては、アジテータ１６として中空で大径化した軸１６８を用いたものとしている。このような中空で外径の太い軸１６８のアジテータ１６を用いると、特に第２の部分と第３の部分の周囲のトナーの量を減らして、これらの部分に入ったトナーが直ちに第１の部分に送られるようにして、上記のトナー９の現像室１４とメインホッパ１５の間の循環をスムーズにすることができる。また、アジテータ１６周囲のトナーの量を減らして、アジテータ１６の駆動トルクを少なくすることができる。また、第２の部分と第３の部分の周囲の容積を減らすことにより、トナー検出器２１が現像器１０の略中央以外の位置に配置されているとき、現像器１０が水平方向から傾くことによってトナーの補給時期の検出タイミング、補給終了信号の検出タイミングが大きく変化するのを防止することができる。
【００６６】
このように、アジテータ１６として中空で大径化した軸１６８を用いたものとするのは、特に、現像剤戻し方式の現像器１０に適している
このようなアジテータ１６を用いると、歯トビ、振動のない安定したアジテータ駆動による安定したトナー供給が可能になる。また、大径の軸１６８のアジテータ１６は、トナー補給口１７から現像ローラ１１までの距離が長いレイアウトの場合に有利である（レイアウト自由度が高い）。
【００６７】
ところで、大径化した軸１６８として、中空でなく中実の重い軸を用いると、現像器１０全体の総重量が増大し、現像器１０の感光体１４０への当接時の衝撃が大きくなり、そのとき感光体１４０が瞬間的に振動して露光位置が瞬間的にずれることにより、印字方向に対して垂直なスジ（バンディング、色ズレ）が発生して画質の低下が起こる。そこで、外径の太い軸１６８を中空の構成とすることにより、現像器１０全体の重量の増加を防止することができ、画質の低下を防止することができる。
【００６８】
ところで、このような中空で外径の太い軸１６８を樹脂成型により作製するには、図１５に示すように、溶融状態の樹脂を型内に流し込むと同時に、矢印１６９のようなガスを吹き込むガスインジェクション成形あるいはブロー成形にて作製することができる。
【００６９】
さて、上記の図７〜図１０、図１４を用いて説明した現像剤戻し方式の現像器１０においては、現像室１４側のアジテータ１６の回転中心は、パーテションウォール１８の上辺より低い位置に位置する。このように、パーテションウォール１８の上辺よりアジテータアジテータ１６の回転中心が低いと、アジテータ１６を図示の矢印方向へ回転させて、トナー補給口１７に対応する部分の周囲に取り付けたフィン１９によりメインホッパ１５内のトナー９を現像室１４へ強制的に搬送しようとしても、フィン１９がパーテションウォール１８の上辺をすぎた位置では、逆にフィン１９の回転に伴ってトナーを元のメインホッパ１５内へ戻す力が作用してしまい、その作用を十分達成できない。
【００７０】
そこで、パーテションウォール１８の上部位置で、少なくともフィン１９が接する位置にトナー搬送補助手段としてフィン１９に付着しているトナーを掻き落とすトナー掻き落とし接触部材２２を設ける。このトナー掻き落とし接触部材２２によって元のメインホッパ１５内に戻ろうとするトナー９は掻き落とされ、現像室１４へ搬送される。
【００７１】
このようなトナー掻き落とし接触部材２２を設けることにより、トナー補給口１７に対応する部分では確実にトナー９を現像室１４へ搬送し、そこで現像ローラ１１の軸方向の水平方向へ素早く展開されたトナー９は、特に現像室１４が満タン時に第２、第３の部分でパーテションウォール１８を越えてメインホッパ１５内へ戻り、メインホッパ１５内のトナー９の水位を高速に一様に上昇させることができる。
【００７２】
さて、次に、アジテータ端部を軸受にシールして筐体に回転可能に取り付ける構成について説明する。図１６に示すように、筐体の対向する側面２４、２４間にアジテータ１６が取り付けられる。各アジテータ１６の軸１６１の両端は、図１７に示すように、軸受２５へ挿入するための小径の導入部１６５と、根元の大径の嵌合部１６７と、導入部１６５と嵌合部１６７を繋ぐテーパー部１６６とからなり、軸受２５の軸端挿入部には、メインホッパ１５内のトナーが軸受２５内に侵入しないようにシールするＧシールと呼ばれるシール部材２６が取り付けられている。このシール部材２６はリング状の形状をしており、図示のように、軸１６１の先端を受け入れる側の径が小さく、反対側の径が大きく、内面が円錐状に広がる形状をしたゴム等の弾性材からなるものである。
【００７３】
アジテータ１６の軸１６１の先端を軸受２５に対して図１７の矢印方向へ挿入すると、まずシール部材２６の小さい方の穴径より径の小さい導入部１６５がシール部材２６の穴内に入り、テーパー部１６６を経てシール部材２６の小さい方の穴径より径の大きい嵌合部１６７がシール部材２６の穴内に嵌まると共に、軸受２５内にこの嵌合部１６７が嵌合して取り付けられる。図１８（ａ）はシール部材２６が正常に軸１６１の嵌合部１６７に嵌まった状態を示しており、シール部材２６がこのような形態で嵌合されていれば、シール部材２６はトナーが軸受２５内に侵入しないように正常にシールすると共に、軸１６１の回転に対して余分な抵抗を与えず、かつ、十分な寿命を有する。
【００７４】
しかしながら、図１７のような取り付け方をすると、シール部材２６の小さい方の穴径の部分が嵌合部１６７によって引っ張られ、図１８（ｂ）に示すようにめくれた状態になる。この状態では、シール部材２６のシール機能が不良になるだけでなく、軸１６１の回転に対して余分な抵抗を与え駆動トルクが上昇し、かつ、長時間回転させるとシール部材２６が破れて破壊されてしまう。
【００７５】
そこで、図１６に示すように、筐体の側面２４とアジテータ１６の軸１６１の根元との間に軸方向にΔの可動範囲（ガタ）を積極的に設ける。このようなガタΔを設けると、ハウジングに対してアジテータ１６と軸受２５とをセットした後、アジテータ１６をスラスト方向へガタΔの分だけ２〜３回往復させることによって、アジテータ１６と軸１６１の組み立て時の図１８（ｂ）のようなシール部材２６のめくれが解消し、図１８（ａ）のような正常な状態になる。
【００７６】
ここで、アジテータ１６の軸方向への可動範囲は１ｍｍ以上あれば上記のような作用を行わせるために十分である。また、アジテータ１６の軸１６１の先端のシール部材２６への導入部１６５の長さも１ｍｍ以上あればよい。
【００７７】
以上、本発明の現像装置を実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。
【００７８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の現像装置によると、現像装置の背面側に現像剤担持体の幅より狭い幅の現像剤補給口とその現像剤補給口と重ならない位置に配置された現像剤補給時期検出手段とを有する現像装置において、現像剤補給口に対応する軸方向位置に現像剤を攪拌すると共に、現像剤補給口から現像剤担持体の方向へ現像剤を搬送し、軸方向へ現像剤を展開しないアジテータを有するので、現像剤がフル充填されたときの現像剤補給時期検出手段位置での現像剤の水位が水平方向に一様となり、その位置の現像剤の水位が現像装置全体の現像剤の水位を反映することになる。そのため、現像剤補給時期検出手段による現像剤の水位の検出タイミングの誤差、検出の不安定さが少なくなり、現像剤の補給時期の制御が簡便化する。また、アジテータの駆動トルクの上昇が抑制され、現像剤の現像室方向への搬送能力低下、供給遅れ等が防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の現像装置を適用する画像形成装置の一例の概略の構成を示す図である。
【図２】図１のような画像形成装置に用いられる１実施例の現像器の上面カバーを取り除いた状態での平面図である。
【図３】図２の現像器の第１の部分中のトナー補給口を含む部分の断面図である。
【図４】図２の現像器の第２又は第３の部分の断面図である。
【図５】図３、図４の現像器のトナー補給開始時のトナーの水位を示す図である。
【図６】図３、図４の現像器のトナー補給終了時のトナーの水位を示す図である。
【図７】図２の現像器の別の実施例の第１の部分中のトナー補給口を含む部分の断面図である。
【図８】図２の現像器の別の実施例の第２又は第３の部分の断面図である。
【図９】図７、図８の現像器のトナー補給開始時のトナーの水位を示す図である。
【図１０】図７、図８の現像器のトナー補給終了時のトナーの水位を示す図である。
【図１１】アジテータの第２、第３の部分に対応する部分周囲にスクリューを設けた場合のトナーの流れを示す図である。
【図１２】図１１のようなスクリューを設けない場合のトナーの流れを示す図である。
【図１３】トナー搬送手段としてのフィンを取り付ける方法の１例を示す図である。
【図１４】図７の部分の変形例の断面図である。
【図１５】本発明による中空で大径化したアジテータの軸の製造方法を説明するための図である。
【図１６】アジテータ端部を軸受にシールして筐体に回転可能に取り付ける構成を説明するための図である。
【図１７】アジテータの軸の端部を軸受に取り付ける様子を示す図である。
【図１８】シール部材が正常にアジテータの軸の嵌合部に嵌まった状態とめくれて嵌まった状態とを示す図である。
【符号の説明】
１…現像装置
９…トナー（現像剤）
１０…現像器
１１…現像ローラ
１２…供給ローラ（現像剤供給体）
１３…ブレード（規制部材）
１４…現像室
１５…メインホッパ
１６…アジテータ
１７…トナー補給口
１８…パーテションウォール
１９…フィン（トナー搬送手段）
２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ…トナーカートリッジ
２１…トナー検出器
２２…トナー掻き落とし接触部材
２３…スクリュー
２４…筐体の対向する側面
２５…軸受
２６…シール部材（Ｇシール）
３０…中間転写装置
３１…駆動ローラ
３２、３３、３４、３５…従動ローラ
３６…中間転写ベルト
３８…二次転写ローラ
３９…ベルトクリーナ
３９ａ…クリーナブレード
３９ｂ…受け部
４０…露光ユニット
５０…給紙装置
５１…給紙カセット
５２…ピックアップローラ
６０…定着装置
７０、７１、７２…排紙経路
７３…返送路
８０…ケース
８１…シート受け部
９０…制御部
１００…像担持体カートリッジ
１４０…感光体
１６０…帯電ローラ
１６１…アジテータの軸
１６２…リブ
１６３…開口
１６５…導入部
１６６…テーパー部
１６７…嵌合部
１６８…中空で外径の太いアジテータの軸
１６９…ガス吹き込み方向
１７０…クリーニング手段
Ｌ１…露光光
Ｔ１…一次転写部
Ｔ２…二次転写部
Ｓ…シート（記録材）
Ｇ…ゲートローラ対
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、あるいはプリンタ等の電子写真方式をとる画像形成装置に関し、特に、確実に現像剤補給時期を検出でき、かつ、現像剤攪拌搬送のための駆動トルクを低減した現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、乾式トナーを用いる現像装置においては、メインホッパから現像室へトナーを送るのにトナー補給口から単にトナーを搬送させるもの（例えば、特開平７−２８２９０号）と、メインホッパ内でアジテータの軸方向にトナーを搬送させる手段を設けてトナー搬送方向に垂直に水平面内でトナーを循環させるもの（例えば、特開昭６２−６３９６９号）がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これらに従来技術において、トナー量が減って終端に近づいたことを知らせるトナーエンドセンサーの検知を確実にして、しかも、トナーの攪拌と搬送のための駆動トルクを低減する提案はなかった。
【０００４】
本発明は従来技術のこのような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、トナーエンドセンサーとトナー補給口を並べて配置した乾式現像装置において、トナーの流動性を利用してトナーの補給時期を確実に検出でき、かつ、トナーの攪拌と搬送のための駆動トルクを低減した現像装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の現像装置は、潜像担持体に形成された静電潜像に現像器から供給された乾式現像剤で現像する現像装置であり、対向する一方の端側に、現像剤担持体を回転可能に支持する現像室と、その端側に対向する他方の端側に、現像剤担持体の幅より狭い幅の現像剤補給口と、水平面に投影したときその現像剤補給口と重ならない位置に配置され、現像剤の補給時期を検出する現像剤補給時期検出手段とを有する現像装置において、
前記現像剤補給口と前記現像剤補給時期検出手段とを含む第１の部分に対応する軸方向位置で、現像剤を攪拌すると共に、前記現像剤補給口から前記現像剤担持体の方向へ現像剤を搬送し、軸方向へ現像剤を展開しない１つ以上のアジテータを有することを特徴とするものである。
【０００６】
この場合に、１つ以上のアジテータの中の少なくとも１つのアジテータには、現像剤補給口に対応する軸方向位置に軸に沿って、現像剤補給口から現像剤担持体の方向へ現像剤を搬送する現像剤搬送手段が設けられていることが望ましい。
【０００７】
また、第１の部分に対応するアジテータの形状と、その第１の部分の軸方向両側の第２の部分、第３の部分に対応するアジテータの形状とが異なるようにアジテータが構成されていることが望ましい。
【０００８】
また、アジテータの第２の部分、第３の部分に軸方向現像剤搬送手段が設けられていることが望ましい。
【０００９】
また、軸方向現像剤搬送手段は中空の大径化したアジテータの第２の部分、第３の部分に設けられていることが望ましい。
【００１０】
また、現像剤補給口と現像剤補給時期検出手段とがメインホッパ部に配置され、現像室とメインホッパ部を隔てるパーテッションウォールを有し、パーテッションウォールの高さがアジテータの回転中心より重力方向で高い現像器であって、パーテッションウォールの上部の少なくとも現像剤搬送手段と接触する位置に現像剤搬送補助手段が設けられていることが望ましい。
【００１１】
また、アジテータの少なくとも一端は軸受に対してリング状のシール部材を介して現像剤が侵入しないようにシールして取り付けれており、かつ、アジテータは軸方向に１ｍｍ以上の可動範囲を設けて軸受に取り付けられていることが望ましい。
【００１２】
本発明においては、現像装置の背面側に現像剤担持体の幅より狭い幅の現像剤補給口とその現像剤補給口と重ならない位置に配置された現像剤補給時期検出手段とを有する現像装置において、現像剤補給口に対応する軸方向位置に現像剤を攪拌すると共に、現像剤補給口から現像剤担持体の方向へ現像剤を搬送し、軸方向へ現像剤を展開しないアジテータを有するので、現像剤がフル充填されたときの現像剤補給時期検出手段位置での現像剤の水位が水平方向に一様となり、その位置の現像剤の水位が現像装置全体の現像剤の水位を反映することになる。そのため、現像剤補給時期検出手段による現像剤の水位の検出タイミングの誤差、検出の不安定さが少なくなり、現像剤の補給時期の制御が簡便化する。また、アジテータの駆動トルクの上昇が抑制され、現像剤の現像室方向への搬送能力低下、供給遅れ等が防止できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の現像装置を適用する画像形成装置の一例の概略を図１を参照にして説明する。
【００１４】
この画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアシ（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナーによる現像器を用いてフルカラー画像を形成することのできるカラー電子写真プリンタである。
【００１５】
図１において、１００は像担持体ユニットが組み込まれた像担持体カートリッジであり、この例では感光体カートリッジとして構成されていて、その感光体１４０が、図示しない適宜の駆動手段によっで図示矢印方向に回転駆動される。感光体１４０は、薄肉円筒状の導電性基材とその表面に形成された感光層とを有している。
【００１６】
感光体１４０の周りには、その回転方向に沿って、帯電手段としての帯電ローラ１６０、露光ユニット４０、現像手段としての現像器１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）、中間転写装置３０、及び、クリーニング手段１７０が配置されている。
【００１７】
帯電ローラ１６０は、感光体１４０の外周面に当接して外周面を一様に帯電させる。一様に帯電した感光体１４０の外周面には、露光ユニット４０によって所望の画像情報に応じた選択的な露光Ｌ１がなされ、この露光Ｌ１によって感光体１４０上に静電潜像が形成される。
【００１８】
この静電潜像は、現像器１０で例えば一成分非磁性トナーが付与されて現像される。現像器として、イエロー用の現像器１０Ｙ、マゼンタ用の現像器１０Ｍ、シアン用の現像器１０Ｃ、及び、ブラック用の現像器１０Ｋが感光体１４０の外周面に異なる姿勢で上下に並列配置されている。そして、各現像器１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋには、トナーカートリッジ２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋが装着され、それぞれの色のトナー（現像剤）が現像器１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋに補給されるようになっている。
【００１９】
これら現像器１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋはそれぞれ揺動可能に構成されており、選択的に一つの現像器の現像ローラ１１のみが感光体１４０に当接し得るようになっている。したがって、これら現像器１０は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの中の何れかのトナーを感光体１４０の表面に付与して感光体１４０上の静電潜像を現像する。現像ローラ１１は、硬質のローラ、例えば、表面を粗面化した金属ローラ、又は、硬質の樹脂ローラで構成されている。
【００２０】
現像されたトナー像は、中間転写装置の中間転写ベルト３６上に転写される。
【００２１】
クリーニング手段１７０は、上記転写後に、感光体１４０の外周面に残留し付着しているトナーを掻き落とすクリーナブレードと、このクリーナブレードによって掻き落とされたトナーを受ける受け部とを備えている。
【００２２】
中間転写装置３０は、駆動ローラ３１と、４本の従動ローラ３２、３３、３４、３５と、これら各ローラの周りに張架された無端状の中間転写ベルト３６とを有している。
【００２３】
駆動ローラ３１は、その端部に固定された図示しない歯車が感光体１４０の駆動用歯車と噛み合っていることによって、感光体１４０と略同一の周速で回転駆動され、したがって、中間転写ベルト３６が感光体１４０と略同一の周速で図示矢印方向に循環駆動されるようになっている。
【００２４】
従動ローラ３５は、駆動ローラ３１との間で中間転写ベルト３６がそれ自身の張力によって感光体１４０に圧接される位置に配置されており、感光体１４０と中間転写ベルト３６との圧接部において一次転写部Ｔ１が形成されている。従動ローラ３５は、中間転写ベルト３６の循環方向上流側において一次転写部Ｔ１の近くに配置されている。
【００２５】
駆動ローラ３１には、中間転写ベルト３６を介して図示しない電極ローラが配置されており、この電極ローラを介して、中間転写ベルト３６の導電層に一次転写電圧が印加される。
【００２６】
従動ローラ３２はテンションローラであり、図示しない付勢手段によって中間転写ベルト３６をその張り方向に付勢している。
【００２７】
従動ローラ３３は、二次転写部Ｔ２を形成するバックアップローラである。このバックアップローラ３３には、中間転写ベルト３６を介して二次転写ローラ３８が対向配置されている。二次転写ローラ３８は、図示しない接離機構により中間転写ベルト３６に対して接離可能である。二次転写ローラ３８には、二次転写電圧が印加される。
【００２８】
従動ローラ３４は、ベルトクリーナ３９のためのバックアップローラである。ベルトクリーナ３９は、中間転写ベルト３６と接触してその外周面に残留し付着しているトナーを掻き落とすクリーナブレード３９ａと、このクリーナブレード３９ａによって掻き落とされたトナーを受ける受け部３９ｂとを備えている。このベルトクリーナ３９は、図示しない接離機構によって中間転写ベルト３６に対して接離可能である。
【００２９】
中間転写ベルト３６が循環駆動される過程で、一次転写部Ｔ１において、感光体１４０上のトナー像が中間転写ベルト３６上に転写され、中間転写ベルト３６上に転写されたトナー像は、二次転写部Ｔ２において、二次転写ローラ３８との間に供給される用紙等のシート（記録材）Ｓに転写される。
【００３０】
シートＳは、給紙装置５０から給送され、ゲートローラ対Ｇによって所定のタイミシグで二次転写都Ｔ２に供給される。５１は給紙カセット、５２はピックアップローラである。
【００３１】
二次転写部Ｔ２でトナー像が転写されたシートＳは、定着装置６０を通ることによってそのトナー像が定着され、排紙経路７０を通つて、装置本体のケース８０上に形成されたシート受け部８１上に排出される。なお、この画像形成装置は、排紙経路７０として、互いに独立した２つの排紙経路７１、７２を有しており、定着装置６０を通ったシートは何れかの排紙経路（７１又は７２）を通って排出される。また、この排紙経路７１、７２はスイッチバック経路をも構成しており、シートの両面に画像を形成する場合には、排紙経路７１又は７２に一旦進入したシートが、返送路７３を通って再び二次転写部Ｔ２に向けて給送されるようになっている。
【００３２】
このような構成により、この画像形成装置全体は次のような順で動作する。
【００３３】
図示しないホストコンピュータ等（パーソナルコンピュータ等）からの描画指令信号（画像形成信号）が画像形成装置の制御部９０に入力されると、感光体１４０、現像器１０の各ローラ１１、及び、中間転写ベルト３６が回転駆動される。
【００３４】
感光体１４０の外周面が帯電ローラ１６０によって一様に帯電される。一様に帯電した感光体１４０の外周面に、露光ユニット４０によって第１色目（例えばイエロー）の画像情報に応じた選択的な露光Ｌ１がなされ、イエロー用の静電潜像が形成される。
【００３５】
感光体１４０には、第１色目（例えばイエロー）用の現像器１０Ｙの現像ローラのみが接触し、これによって上記静電潜像が現像され、第１色目（例えばイエロー）のトナー像が感光体１４０上に形成される。
【００３６】
中間転写ベルト３６には上記トナーの帯電極性と逆極性の一次転写電圧が印加され、感光体１４０上に形成されたトナー像が、一次転写部Ｔ１において中間転写ベルト３６上に転写される。このとき、二次転写ローラ３８及びベルトクリーナ３９は、中間転写ベルト３６から離間している。
【００３７】
感光体１４０上に残留しているトナーがクリーニング手段１７０によって除去された後、除電手段（不図示）からの除電光によって感光体１４０が除電される。
【００３８】
上記の動作が上記描画指令信号の内容に応じて、第２色面、第３色面、第４色面と繰り返され、上記描画指令信号の内容に応じたトナー像が中間転写ベルト３６上において重ね合わされて中間転写ベルト３６上に形成される。
【００３９】
所定のタイミングで給紙装置５０からシートＳが供給され、シートＳの先端が二次転写部Ｔ２に達する直前にあるいは達した後に（要するに、シートＳ上の所望の位置に、中間転写ベルト３６上のトナー像が転写されるタイミングで）、二次転写ローラ３８が中間転写ベルト３６に押圧されると共に二次転写電圧が印加され、中間転写ベルト３６上のトーナ像（基本的には４色のトナー像が重ね合わされたフルカラー画像）がシートＳ上に転写される。また、ベルトクリーナ３９が中間転写ベルト３６に当接し、二次転写後に中間転写ベルト３６上に残留しているトナーが除去される。
【００４０】
シートＳが定着装置６０を通過することによってシートＳ上にトナー像が定着し、その後、シートＳが所定の位置に向け（両面印刷でない場合にはシート受け部８１に向け、両面印刷の場合には、スイッチバック経路７１又は７２を経て返送路７３に向け）搬送される。
【００４１】
さて、以下に説明する本発明の現像装置は、図１のような画像形成装置の現像装置１の姿勢の異なる各現像器１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ各々に適用できるものである。以下の各図面においては、これらの現像器を１つの現像器１０で示し、トナーカートリッジ２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋを外した状態で図示してある。
【００４２】
図２は本発明の１実施例の現像器１０の上面カバーを取り除いた状態での平面図である。図３、図４はその現像器１０の現像ローラの軸に垂直にとった断面図であり、図３は図２の第１の部分中のトナー補給口を含む部分の断面図、図４は図２の第２又は第３の部分の断面図である。現像器１０、現像室１４と、メインホッパ１５と、図示しないトナーカートリッジから供給されたトナーをメインホッパ１５内に供給するトナー補給口１７とからなる。以下の何れの実施例においても同じであるが、トナー補給口１７は現像室１４の幅方向全長にわたって設けられているのではなく、全長の中央部の一部に設けられている。現像室１４には、現像ローラ（現像剤担持体）１１と、その現像ローラ１１表面にトナー９（図５、図６）を供給する供給ローラ（現像剤供給体）１２と、現像ローラ１１表面に担持されているトナー層の厚さを規制するブレード１３とが配置され、図３に示す方向に回転しており、現像ローラ１１には現像バイアス電圧が、供給ローラ１２には供給バイアス電圧がそれぞれ印加されており、供給ローラ１２の回転により摩擦帯電されたトナーは供給ローラ１２から現像ローラ１１へ供給され、その表面に担持されているトナー層の厚さはブレード１３で規制されると共に、現像ローラ１１表面に担持されているトナーはさらなる摩擦帯電を受ける。
【００４３】
メインホッパ１５内には、トナーカートリッジ（図１）からトナー補給口１７を介して補給されたトナーを攪拌して流動性の高い状態に保つアジテータ１６が１個以上配置されている（図示の例では、２個のアジテータ１６が配置されている。）。
【００４４】
メインホッパ１５と現像室１４の間には、両室を下からある程度分けるパーテションウォール１８が配置され、その上辺を乗り越えたトナーのみがメインホッパ１５から現像室１４へあるいは現像室１４からメインホッパ１５へと搬送される。
【００４５】
また、上記のように、トナー補給口１７はメインホッパ１５の背面の略中央部の一部に設けられており、平面図で見てトナー補給口１７に隣接して重ならない位置のメインホッパ１５の背面であってトナー補給口１７の面より下の位置に、圧電素子等からなるトナー検出器２１が配置されており、メインホッパ１５内のトナー９のレベルを検出し、トナー補給口１７を介してトナーカートリッジを交換してトナーを補給する時期を検出するようになっている。
【００４６】
図２から明らかなように、トナー補給口１７とそれに隣接するトナー検出器２１は、現像器１０の長手方向（現像ローラ１１の軸方向）の略中央部の第１の部分に位置し、その両側の部分を第２の部分と第３の部分とする。
【００４７】
メインホッパ１５内の上流のアジテータ１６のトナー補給口１７に対応する部分の周囲には、ＰＥＴ等の薄肉樹脂フィルムからなり流動性のあるトナーを搬送するトナー搬送手段としてのフィン１９が取り付けて構成されている。
【００４８】
図３、図４の実施例は、アジテータ１６（特に、現像室１４に最も近いアジテータ）の回転中心がパーテションウォール１８の上辺より高い姿勢の現像器の実施例であり、このような配置の現像器を現像剤積み上げ方式の現像器と呼ぶことにする。なお、アジテータ１６の回転中心がパーテションウォール１８の上辺より低い姿勢の現像器については、後記の図７、図８を用いて説明する。
【００４９】
以上の実施例において、トナー補給口１７より供給されたトナーは、アジテータ１６が図の矢印方向へ回転により、上流側のアジテータ１６のトナー補給口１７に対応する部分周囲に取り付けられたフィン１９の作用と重力の作用により、半流動性状態のまま軸方向へ若干の広がりは見せるものの、おおよそトナー補給口１７の幅のままで現像室１４へ移送される。なお、図２には、トナーの流れを太い矢印で示してある。ここで、アジテータ１６のトナー補給口１７に対応する部分にトナー搬送手段としてのフィン１９を設けない場合は、トナーがトナー補給口１７近傍に滞留し、トナーの補給に要する時間が長くなってしまう。
【００５０】
現像室１４に至ったトナーは、現像ローラ１１の回転によって液体に近い流動性状態となり、図２に太い矢印で示すように、現像ローラ１１の軸方向の水平方向へ素早く展開する。
【００５１】
さらにトナーが補給され続け、現像室１４中のトナー９の水位は、図５に示すように、現像ローラ１１の軸方向の水平方向で一様に上昇し、現像室１４がトナー９で満杯となる。なお、図５、図６は、第１の部分中のトナー検出器２１の部分での断面図である。
【００５２】
現像室１４がトナー９で満タンになった後には、現像室１４内で第１の部分から第２の部分及び第３の部分へ水平方向に展開されたトナー９はパーテションウォール１８を越えてメインホッパ１５内へ戻り、現像ローラ１１方向へのトナーの搬送機能を有しないアジテータ１６を越えることにより、現像室１４内及びメインホッパ１５内のトナー９の水位は一様に上昇する。
【００５３】
図６に示すように、上昇したトナー９の水位がトナー検出器２１の位置に達すると、そのトナー検出器２１が反応してトナーの補給が止められ、トナーのインストールが終了する。
【００５４】
図７〜図１０は別の実施例の図３〜図６に対応する図であり、この実施例は、アジテータ１６（特に、現像室１４に最も近いアジテータ）の回転中心がパーテションウォール１８の上辺より低い姿勢の現像器の実施例であり、このような配置の現像器を現像剤戻し方式の現像器と呼ぶことにする。
【００５５】
この実施例の構成は図３〜図６の実施例と略同じであるが、メインホッパ１５内の両方のアジテータ１６のトナー補給口１７に対応する部分の周囲にトナー搬送手段としてのフィン１９が取り付けて構成されている。
【００５６】
この実施例において、トナー補給口１７より供給されたトナーは、アジテータ１６が図の矢印方向へ回転により、両方のアジテータ１６のトナー補給口１７に対応する部分周囲に取り付けられたフィン１９の作用により、半流動性状態のまま軸方向へ若干の広がりは見せるものの、おおよそトナー補給口１７の幅のままで現像室１４へ移送される。
【００５７】
現像室１４に至ったトナーは、現像ローラ１１の回転によって液体に近い流動性状態となり、図２に太い矢印で示すように、現像ローラ１１の軸方向の水平方向へ素早く展開する。
【００５８】
さらにトナーが補給され続け、現像室１４中のトナー９の水位は、図９に示すように、現像ローラ１１の軸方向の水平方向に一様に上昇し、現像室１４がトナー９で満杯となる。
【００５９】
現像室１４中のトナー９の水位がパーテションウォール１８の上辺に達すると、現像室１４内で第１の部分から第２の部分及び第３の部分へ水平方向に展開されたトナー９はパーテションウォール１８を越えてメインホッパ１５内へ戻り始めるため、現像室１４中のトナー９の水位はそれ以上は上昇せず、メインホッパ１５内のトナー９の水位が上昇し始める。このとき、現像室１４からメインホッパ１５内へのトナー９の戻りは、現像室１４の軸方向全域となるため、メインホッパ１５内のトナー９の水平方向の水位は一様に上昇する。
【００６０】
図１０に示すように、上昇したトナー９の水位がトナー検出器２１の位置に達すると、そのトナー検出器２１が反応してトナーの補給が止められ、トナーのインストールが終了する。
【００６１】
このように、少なくともトナー補給口１７とそれにトナー検出器２１が位置する第１の部分のアジテータ１６にトナー９を軸方向へ展開する機能を持たせないことにより、トナー９がフル充填されたときのメインホッパ１５内のトナー９の水位が水平方向に一様となるので、トナー検出器２１の位置のトナー９の水位が現像器全体のトナー９の水位を反映することになる。そのため、トナー検出器２１によるトナー９の水位の検出タイミングの誤差、検出の不安定さが少なくなり、トナー９の補給時期の制御が簡便化する。また、このように、トナー９を軸方向へ展開する機能を持たせないことにより、アジテータ１６の駆動トルクの上昇が抑制され、トナー９の現像室１４方向への搬送能力低下、供給遅れ等が防止できる。
【００６２】
なお、図２〜図１０の実施例の場合、アジテータ１６の第２、第３の部分に対応する部分には図２の平面図から明らかなように、径を大きくしたアジテータ１６の周囲にスクリュー２３を設けてある。このスクリュー２３の作用は、アジテータ１６が図３等に矢印で示した方向へ回転したとき、その周辺に位置するトナー９を第１の部分方向へ搬送する作用である。このように、アジテータ１６の第２、第３の部分に対応する部分周囲に、第１の部分に対応する部分方向へトナー９を搬送するスクリュー２３を設けて構成すると、図１１に太い矢印で示すように、トナー９が現像室１４とメインホッパ１５の間を常時循環することになり、現像室１４内でのトナー９の劣化が防止でき、また、補給したトナー９と補給時に現像器１０内に残っていたトナー９との混合がスムーズになり、古いトナー９と新しいトナー９をまんべんなく消費でき、劣化トナーの現像器１０内残留の防止、現像器１０の長寿命化が達成できる。
【００６３】
もちろん、アジテータ１６のとしては、上記のように、第２、第３の部分に対応する部分にスクリュー２３を設けずに、図１２に示すように、第１の部分に対応する部分と同様に構成し、第１の部分に対応する部分のみにトナー搬送手段としてのフィン１９を取り付けて構成してもよい。この場合は、図１２に太い矢印で示すように、軸方向に水平に展開したトナー９が現像室１４からメインホッパ１５へ戻り、メインホッパ１５内のトナー９の水位が一様に上昇する作用が主で、上記のような現像室１４とメインホッパ１５の間の循環作用は従となる。ただし、この場合は、アジテータ１６の駆動トルクはより小さくてよくなる。
【００６４】
以上の実施例において、アジテータ１６のトナー補給口１７に対応する部分にフィン１９を取り付ける方法の１例としては、図１３に示すように、アジテータ１６の剛性を向上させた形状の軸１６１の周囲に開口１６３を設けたリブ１６２を設けて攪拌機能を持たせ、そのリブ１６２の外面にＰＥＴ等の薄肉樹脂フィルムからなるフィン１９を両面接着テープ１６４による接着あるいは溶着により取り付けて構成される。
【００６５】
次に、図１４に図７の部分の変形例の断面図を示す。図８の部分は同様である。この実施例においては、アジテータ１６として中空で大径化した軸１６８を用いたものとしている。このような中空で外径の太い軸１６８のアジテータ１６を用いると、特に第２の部分と第３の部分の周囲のトナーの量を減らして、これらの部分に入ったトナーが直ちに第１の部分に送られるようにして、上記のトナー９の現像室１４とメインホッパ１５の間の循環をスムーズにすることができる。また、アジテータ１６周囲のトナーの量を減らして、アジテータ１６の駆動トルクを少なくすることができる。また、第２の部分と第３の部分の周囲の容積を減らすことにより、トナー検出器２１が現像器１０の略中央以外の位置に配置されているとき、現像器１０が水平方向から傾くことによってトナーの補給時期の検出タイミング、補給終了信号の検出タイミングが大きく変化するのを防止することができる。
【００６６】
このように、アジテータ１６として中空で大径化した軸１６８を用いたものとするのは、特に、現像剤戻し方式の現像器１０に適している
このようなアジテータ１６を用いると、歯トビ、振動のない安定したアジテータ駆動による安定したトナー供給が可能になる。また、大径の軸１６８のアジテータ１６は、トナー補給口１７から現像ローラ１１までの距離が長いレイアウトの場合に有利である（レイアウト自由度が高い）。
【００６７】
ところで、大径化した軸１６８として、中空でなく中実の重い軸を用いると、現像器１０全体の総重量が増大し、現像器１０の感光体１４０への当接時の衝撃が大きくなり、そのとき感光体１４０が瞬間的に振動して露光位置が瞬間的にずれることにより、印字方向に対して垂直なスジ（バンディング、色ズレ）が発生して画質の低下が起こる。そこで、外径の太い軸１６８を中空の構成とすることにより、現像器１０全体の重量の増加を防止することができ、画質の低下を防止することができる。
【００６８】
ところで、このような中空で外径の太い軸１６８を樹脂成型により作製するには、図１５に示すように、溶融状態の樹脂を型内に流し込むと同時に、矢印１６９のようなガスを吹き込むガスインジェクション成形あるいはブロー成形にて作製することができる。
【００６９】
さて、上記の図７〜図１０、図１４を用いて説明した現像剤戻し方式の現像器１０においては、現像室１４側のアジテータ１６の回転中心は、パーテションウォール１８の上辺より低い位置に位置する。このように、パーテションウォール１８の上辺よりアジテータアジテータ１６の回転中心が低いと、アジテータ１６を図示の矢印方向へ回転させて、トナー補給口１７に対応する部分の周囲に取り付けたフィン１９によりメインホッパ１５内のトナー９を現像室１４へ強制的に搬送しようとしても、フィン１９がパーテションウォール１８の上辺をすぎた位置では、逆にフィン１９の回転に伴ってトナーを元のメインホッパ１５内へ戻す力が作用してしまい、その作用を十分達成できない。
【００７０】
そこで、パーテションウォール１８の上部位置で、少なくともフィン１９が接する位置にトナー搬送補助手段としてフィン１９に付着しているトナーを掻き落とすトナー掻き落とし接触部材２２を設ける。このトナー掻き落とし接触部材２２によって元のメインホッパ１５内に戻ろうとするトナー９は掻き落とされ、現像室１４へ搬送される。
【００７１】
このようなトナー掻き落とし接触部材２２を設けることにより、トナー補給口１７に対応する部分では確実にトナー９を現像室１４へ搬送し、そこで現像ローラ１１の軸方向の水平方向へ素早く展開されたトナー９は、特に現像室１４が満タン時に第２、第３の部分でパーテションウォール１８を越えてメインホッパ１５内へ戻り、メインホッパ１５内のトナー９の水位を高速に一様に上昇させることができる。
【００７２】
さて、次に、アジテータ端部を軸受にシールして筐体に回転可能に取り付ける構成について説明する。図１６に示すように、筐体の対向する側面２４、２４間にアジテータ１６が取り付けられる。各アジテータ１６の軸１６１の両端は、図１７に示すように、軸受２５へ挿入するための小径の導入部１６５と、根元の大径の嵌合部１６７と、導入部１６５と嵌合部１６７を繋ぐテーパー部１６６とからなり、軸受２５の軸端挿入部には、メインホッパ１５内のトナーが軸受２５内に侵入しないようにシールするＧシールと呼ばれるシール部材２６が取り付けられている。このシール部材２６はリング状の形状をしており、図示のように、軸１６１の先端を受け入れる側の径が小さく、反対側の径が大きく、内面が円錐状に広がる形状をしたゴム等の弾性材からなるものである。
【００７３】
アジテータ１６の軸１６１の先端を軸受２５に対して図１７の矢印方向へ挿入すると、まずシール部材２６の小さい方の穴径より径の小さい導入部１６５がシール部材２６の穴内に入り、テーパー部１６６を経てシール部材２６の小さい方の穴径より径の大きい嵌合部１６７がシール部材２６の穴内に嵌まると共に、軸受２５内にこの嵌合部１６７が嵌合して取り付けられる。図１８（ａ）はシール部材２６が正常に軸１６１の嵌合部１６７に嵌まった状態を示しており、シール部材２６がこのような形態で嵌合されていれば、シール部材２６はトナーが軸受２５内に侵入しないように正常にシールすると共に、軸１６１の回転に対して余分な抵抗を与えず、かつ、十分な寿命を有する。
【００７４】
しかしながら、図１７のような取り付け方をすると、シール部材２６の小さい方の穴径の部分が嵌合部１６７によって引っ張られ、図１８（ｂ）に示すようにめくれた状態になる。この状態では、シール部材２６のシール機能が不良になるだけでなく、軸１６１の回転に対して余分な抵抗を与え駆動トルクが上昇し、かつ、長時間回転させるとシール部材２６が破れて破壊されてしまう。
【００７５】
そこで、図１６に示すように、筐体の側面２４とアジテータ１６の軸１６１の根元との間に軸方向にΔの可動範囲（ガタ）を積極的に設ける。このようなガタΔを設けると、ハウジングに対してアジテータ１６と軸受２５とをセットした後、アジテータ１６をスラスト方向へガタΔの分だけ２〜３回往復させることによって、アジテータ１６と軸１６１の組み立て時の図１８（ｂ）のようなシール部材２６のめくれが解消し、図１８（ａ）のような正常な状態になる。
【００７６】
ここで、アジテータ１６の軸方向への可動範囲は１ｍｍ以上あれば上記のような作用を行わせるために十分である。また、アジテータ１６の軸１６１の先端のシール部材２６への導入部１６５の長さも１ｍｍ以上あればよい。
【００７７】
以上、本発明の現像装置を実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。
【００７８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の現像装置によると、現像装置の背面側に現像剤担持体の幅より狭い幅の現像剤補給口とその現像剤補給口と重ならない位置に配置された現像剤補給時期検出手段とを有する現像装置において、現像剤補給口に対応する軸方向位置に現像剤を攪拌すると共に、現像剤補給口から現像剤担持体の方向へ現像剤を搬送し、軸方向へ現像剤を展開しないアジテータを有するので、現像剤がフル充填されたときの現像剤補給時期検出手段位置での現像剤の水位が水平方向に一様となり、その位置の現像剤の水位が現像装置全体の現像剤の水位を反映することになる。そのため、現像剤補給時期検出手段による現像剤の水位の検出タイミングの誤差、検出の不安定さが少なくなり、現像剤の補給時期の制御が簡便化する。また、アジテータの駆動トルクの上昇が抑制され、現像剤の現像室方向への搬送能力低下、供給遅れ等が防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の現像装置を適用する画像形成装置の一例の概略の構成を示す図である。
【図２】図１のような画像形成装置に用いられる１実施例の現像器の上面カバーを取り除いた状態での平面図である。
【図３】図２の現像器の第１の部分中のトナー補給口を含む部分の断面図である。
【図４】図２の現像器の第２又は第３の部分の断面図である。
【図５】図３、図４の現像器のトナー補給開始時のトナーの水位を示す図である。
【図６】図３、図４の現像器のトナー補給終了時のトナーの水位を示す図である。
【図７】図２の現像器の別の実施例の第１の部分中のトナー補給口を含む部分の断面図である。
【図８】図２の現像器の別の実施例の第２又は第３の部分の断面図である。
【図９】図７、図８の現像器のトナー補給開始時のトナーの水位を示す図である。
【図１０】図７、図８の現像器のトナー補給終了時のトナーの水位を示す図である。
【図１１】アジテータの第２、第３の部分に対応する部分周囲にスクリューを設けた場合のトナーの流れを示す図である。
【図１２】図１１のようなスクリューを設けない場合のトナーの流れを示す図である。
【図１３】トナー搬送手段としてのフィンを取り付ける方法の１例を示す図である。
【図１４】図７の部分の変形例の断面図である。
【図１５】本発明による中空で大径化したアジテータの軸の製造方法を説明するための図である。
【図１６】アジテータ端部を軸受にシールして筐体に回転可能に取り付ける構成を説明するための図である。
【図１７】アジテータの軸の端部を軸受に取り付ける様子を示す図である。
【図１８】シール部材が正常にアジテータの軸の嵌合部に嵌まった状態とめくれて嵌まった状態とを示す図である。
【符号の説明】
１…現像装置
９…トナー（現像剤）
１０…現像器
１１…現像ローラ
１２…供給ローラ（現像剤供給体）
１３…ブレード（規制部材）
１４…現像室
１５…メインホッパ
１６…アジテータ
１７…トナー補給口
１８…パーテションウォール
１９…フィン（トナー搬送手段）
２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ…トナーカートリッジ
２１…トナー検出器
２２…トナー掻き落とし接触部材
２３…スクリュー
２４…筐体の対向する側面
２５…軸受
２６…シール部材（Ｇシール）
３０…中間転写装置
３１…駆動ローラ
３２、３３、３４、３５…従動ローラ
３６…中間転写ベルト
３８…二次転写ローラ
３９…ベルトクリーナ
３９ａ…クリーナブレード
３９ｂ…受け部
４０…露光ユニット
５０…給紙装置
５１…給紙カセット
５２…ピックアップローラ
６０…定着装置
７０、７１、７２…排紙経路
７３…返送路
８０…ケース
８１…シート受け部
９０…制御部
１００…像担持体カートリッジ
１４０…感光体
１６０…帯電ローラ
１６１…アジテータの軸
１６２…リブ
１６３…開口
１６５…導入部
１６６…テーパー部
１６７…嵌合部
１６８…中空で外径の太いアジテータの軸
１６９…ガス吹き込み方向
１７０…クリーニング手段
Ｌ１…露光光
Ｔ１…一次転写部
Ｔ２…二次転写部
Ｓ…シート（記録材）
Ｇ…ゲートローラ対
Claims (7)
- 潜像担持体に形成された静電潜像に現像器から供給された乾式現像剤で現像する現像装置であり、対向する一方の端側に、現像剤担持体を回転可能に支持する現像室と、その端側に対向する他方の端側に、現像剤担持体の幅より狭い幅の現像剤補給口と、水平面に投影したときその現像剤補給口と重ならない位置に配置され、現像剤の補給時期を検出する現像剤補給時期検出手段とを有する現像装置において、
前記現像剤補給口と前記現像剤補給時期検出手段とを含む第１の部分に対応する軸方向位置で、現像剤を攪拌すると共に、前記現像剤補給口から前記現像剤担持体の方向へ現像剤を搬送し、軸方向へ現像剤を展開しない１つ以上のアジテータを有することを特徴とする現像装置。 - 前記１つ以上のアジテータの中の少なくとも１つのアジテータには、前記現像剤補給口に対応する軸方向位置に軸に沿って、前記現像剤補給口から前記現像剤担持体の方向へ現像剤を搬送する現像剤搬送手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
- 前記第１の部分に対応するアジテータの形状と、その第１の部分の軸方向両側の第２の部分、第３の部分に対応するアジテータの形状とが異なるように前記アジテータが構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の現像装置。
- 前記アジテータの第２の部分、第３の部分に軸方向現像剤搬送手段が設けられていることを特徴とする請求項３記載の現像装置。
- 前記軸方向現像剤搬送手段は中空の大径化した前記アジテータの第２の部分、第３の部分に設けられていることを特徴とする請求項４記載の現像装置。
- 前記現像剤補給口と前記現像剤補給時期検出手段とがメインホッパ部に配置され、前記現像室と前記メインホッパ部を隔てるパーテッションウォールを有し、前記パーテッションウォールの高さが前記アジテータの回転中心より重力方向で高い現像器であって、前記パーテッションウォールの上部の少なくとも前記現像剤搬送手段と接触する位置に現像剤搬送補助手段が設けられていることを特徴とする請求項２から５の何れか１項記載の現像装置。
- 前記アジテータの少なくとも一端は軸受に対してリング状のシール部材を介して現像剤が侵入しないようにシールして取り付けれており、かつ、前記アジテータは軸方向に１ｍｍ以上の可動範囲を設けて前記軸受に取り付けられていることを特徴とする請求項１から６の何れか１項記載の現像装置。
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